JPH07258652A - 炭化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新たなエネルギーを消費することなく廃木材
を炭化処理し、木炭として有効利用する。 【構成】 廃木材を炭化処理して木炭を生成する炭化炉
１と、廃木材の内、おがくず等の微小片を用いて可燃ガ
スを生成するガス化炉４とを設ける。ガス化炉で生成さ
れた可燃ガスを燃料供給管２４によりバーナ２０に供給
して炭化炉内を炭化温度まで加熱する一方、生成された
可燃ガスの一部を用いて発電手段５で発電し、発電電力
を蓄電器６に蓄電する。そして、蓄電器からモータ１０
に電力を供給して炭化炉１を回転する他、加熱手段２の
第１ブロワ２３，第１空気調整弁２２等に電力を供給し
て動力源とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、間伐材等の未利用材，
建築解体材，木材加工時の端材等の廃木材を炭化処理す
ることにより木炭として再利用、有効利用するための炭
化装置に係り、詳しくは、おがくず等の木質系バイオマ
ス（木質系有機資源）を燃料とするガス化発電における
可燃ガスもしくは電力を炭化処理のためのエネルギーと
して利用する炭化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、廃木材を原材料として木炭を
生成するための炭化装置として、回転ドラムを用いた炭
化炉と、炭化処理に伴い発生する排煙を処理するコンデ
ンサとを備えたものが知られている（例えば、実開平５
−６２５５２号公報参照）。このものでは、上記回転ド
ラムをモータにより回転駆動するとともに、重油等の燃
料をバーナで燃焼させてその燃焼熱により上記炭化炉内
を所定の炭化温度まで加熱するようになっている。

【０００３】一方、製材工場において、発生したおがく
ずを燃料としてガス化炉で可燃ガスを生成し、その可燃
ガスにより自家発電することは、従来より知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
炭化装置においては、上記モータの駆動エネルギーやバ
ーナでの燃料の他に、例えば、そのバーナに燃焼のため
の空気を供給するブロワ，炭化炉内に廃木材を供給する
スクリューコンベア，および，炭化処理に伴う排煙を処
理するための施設等の駆動エネルギーを必要としてい
る。従って、廃木材を有効利用して省資源化を図る炭化
装置において、新たなエネルギーの消費を必要とすると
いう結果になっている。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、新たなエネル
ギーをなるべく消費することなく廃木材の炭化処理を行
うことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、炭材を炭化処理して木炭を
生成する炭化炉と、この炭化炉内を加熱する加熱手段
と、木質系材料の微小片を燃料として可燃ガスを生成す
るガス化炉とを備える。そして、このガス化炉と上記加
熱手段とを、上記ガス化炉で生成された可燃ガスが上記
加熱手段の燃料として供給されるよう互いに連続する構
成とするものである。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１に
おいて、ガス化炉で発生した可燃ガスの一部を燃料とし
て発電する発電手段を備える。そして、この発電手段と
炭化炉とを、上記発電手段により発電された電力が上記
炭化炉での炭化処理用動力エネルギーとして供給される
よう互いに接続する構成とするものである。

【０００８】さらに、請求項３記載の発明は、炭材を炭
化処理して木炭を生成する炭化炉と、木質系材料の微小
片を燃料として可燃ガスを生成するガス化炉と、このガ
ス化炉で生成された可燃ガスを燃料として発電する発電
手段とを備える。そして、この発電手段と炭化炉とを、
上記発電手段で発電された電力が上記炭化炉での炭化処
理用エネルギーとして供給されるよう互いに接続する構
成とするものである。

【０００９】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
ガス化炉でおがくず等の木質系材料の微小片を燃料とし
て可燃ガスが生成され、この可燃ガスが加熱手段に供給
される。そして、上記可燃ガスを燃料として加熱手段に
より炭化炉内が加熱されて炭材の炭化処理が行われる。
このため、炭化処理のための熱エネルギーの省資源化が
図られる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明による作用に加えて、ガス化炉で生成さ
れた可燃ガスの一部を燃料として発電手段で発電が行わ
れ、この発電された電力が炭化炉の各部の動力エネルギ
ーとして供給されて炭材の炭化処理が行われる。このた
め、おがくず等の木質系材料の微小片を原料とする上記
ガス化炉の生成ガスによって、炭化炉での動力エネルギ
ーおよび熱エネルギーの両者がまかなわれて大幅な省資
源化が図られる。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明では、ガス化
炉でおがくず等の木質系材料の微小片を燃料として可燃
ガスが生成され、この可燃ガスを燃料として発電手段で
発電が行われ、この発電された電力が炭化炉での炭化処
理用エネルギーとして供給されて炭材の炭化処理が行わ
れる。このため、炭化処理のためのエネルギーの省資源
化が図られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００１３】図１は、本発明の実施例に係る炭化装置を
示している。同図において、１は加熱手段２による加熱
によって廃木材を炭化処理して木炭を生成する炭化炉、
３はこの炭化炉１での炭化処理に伴い発生する排煙を処
理する排煙処理手段、４はおがくず等を燃料として可燃
ガスを生成するガス化炉、５はこのガス化炉４で生成さ
れた可燃ガスを燃料として発電する発電手段、６はこの
発電手段５で発電された電力を蓄える蓄電器である。

【００１４】上記炭化炉１は、モータ１０により筒軸Ｘ
の回りに回転されるドラム１１と、このドラム１１の上
記筒軸Ｘ方向一端側（図１の左端側）開口である供給口
を遮蔽する筒状端部カバー１２と、他端側（図１の右端
側）開口である排出口を遮蔽する筒状端部カバー１３と
を備えている。上記両端部カバー１２，１３は図示省略
のフレームによって位置固定されて非回転状態となって
おり、上記ドラム１１は、複数のローラ１４，１４によ
って上記筒軸Ｘが上記排出口に向かってわずかに下り勾
配となる略水平方向に位置付けられた状態に支持されて
いる。そして、上記電動モータ１０の回転駆動力が上記
一方のローラ１４を介してドラム１１に伝達されこのド
ラム１１が回転駆動されるようになっており、この回転
により内部の廃木材が筒軸Ｘ方向に左から右へ緩やかに
移動するようになっている。また、上記供給口側端部カ
バー１２の側には上記の加熱手段２と廃木材を炭化炉１
内に供給する供給手段７が配設される一方、上記排出口
側端部カバー１３の側には上記炭化炉１で生成された木
炭を排出する排出手段８が配設されている。なお、上記
両端部カバー１２，１３の内周縁には図示省略の環状シ
ール部材が配設されており、このシール部材により両端
部カバー１２，１３とドラム１１の外周面との間の各隙
間を遮蔽するようになっている。

【００１５】上記供給手段７は、廃木材を所定の大きさ
以下に粉砕する粗砕機７０と、この粗砕機７０の排出側
に基端部が接続され先端部が上記供給口側端部カバー１
２を貫通して配設されて上記粗砕機７０で粉砕された廃
木材を上記炭化炉１まで移送するための供給筒７１とを
備えている。そして、上記粗砕機７０は電動モータ７２
により駆動され、また、上記供給筒７１内には図示省略
のスクリューコンベア等が配設されてこのスクリューコ
ンベア等の駆動により上記粗砕機７０で粉砕された廃木
材が定量供給されるようになっている。また、上記排出
手段８は、上記炭化炉１の排出口側端部カバー１３の下
部に連通する排出部８０を備えており、この排出部８０
を通して上記ドラム１１内で生成された木炭が外部に導
出されるようになっている。

【００１６】上記加熱手段２は、上記供給口側端部カバ
ー１２を貫通して炭化炉１内に臨んで配設されたバーナ
２０と、第１空気調整弁２１を介して所定量の外気を炭
化炉１内に導入する外気導入管２２とを備えている。上
記バーナ２０には、第１ブロワ２３を介して燃料供給管
２４の下流端が接続されており、炭化炉１の内部を燃焼
熱により所定の炭化温度まで加熱するようになってい
る。そして、上記燃料供給管２４の上流端は後述の可燃
ガス導出管４６の途中に接続されており、この燃料供給
管２４は第１ブロワ２３の作動により上記可燃ガス導出
管４６内の可燃ガスを上記バーナ２０に燃料として供給
するようになっている。また、上記外気導入管２２は第
１空気調整弁２１の開度調整により導入外気量を調節す
るようになっており、これにより、炭化炉１内の廃木材
の自己燃焼度合いを調節して、その自己燃焼に基き上記
バーナ２０による炭化炉１内の加熱を補完するようにな
っている。

【００１７】上記排煙処理手段３は、上流端が上記排出
口側端部カバー１３の上部に連通されて炭化炉１内の排
煙を導出する排煙導出管３０と、この排煙導出管３０に
より炭化炉１から導出された排煙を冷却して可燃ガスお
よび木酢液の気液に分離するコンデンサ３１と、このコ
ンデンサ３１により木酢液が分離された残りの可燃ガス
を燃焼処理するアフタバーナ３２とを備えている。上記
排煙導出管３０には第２ブロワ３３が介装されており、
この第２ブロワ３３の作動によって、上記炭化炉２内か
ら排煙を吸引してコンデンサ３１に導くとともに、その
コンデンサ３１で気液分離された後の可燃ガスをアフタ
バーナ３２まで送給するようになっている。

【００１８】上記アフタバーナ３２は上記の可燃ガスを
完全燃焼させて無公害化するものであり、上記アフタバ
ーナ３２の下部には上記可燃ガスの燃焼を補助するため
の補助バーナ３４が配設されており、この補助バーナ３
４には第３ブロワ３５を介して燃料供給管３６の下流端
が接続されている。そして、この燃料供給管３６の上流
端は上記燃料供給管２４の途中に接続されており、この
燃料供給管３６は上記第３ブロワ３５の作動により上記
可燃ガス導出管４６内の可燃ガスを上記補助バーナ３４
に燃料として供給するようになっている。また、上記ア
フタバーナ３２の頂部には上記可燃ガスの燃焼後の高温
の排ガスを導出する排ガス導出管３７が接続されてお
り、この排ガス導出管３７は熱交換器３８内に通されて
いる。そして、この熱交換器３８内で上記排ガスとの熱
交換により例えば水もしくは空気を温熱水もしくは温熱
風にして熱回収を行うようになっている。

【００１９】上記ガス化炉４の底部にはロストル４０が
配設され、このロストル４０の下部には第２空気調整弁
４１ａを介して外気を導入する外気導入管４１が接続さ
れている一方、上記ロストル４０の上側にはガス化炉４
を貫通して内部に臨んだバーナ４２が配設されている。
このバーナ４２には燃料タンク４３内の重油等を電動ポ
ンプ４４ａの作動により供給する燃料供給管４４と、第
４ブロワ４５ａの作動により燃焼のための空気を導入す
る空気導入管４５とがそれぞれ接続されている。

【００２０】また、上記ガス化炉４の頂部には燃料供給
手段９および可燃ガス導出管４６の上流端とが接続され
ている。上記燃料供給手段９は、原料としてのおがく
ず，木くずや端材などを全て所定の微小片にするように
粉砕する微砕機９０と、この微砕機９０の排出側に上端
が接続され下端が上記ガス化炉４の頂部壁を貫通してガ
ス化炉４内におがくず等の木質系バイオマスの微小片を
投入する燃料供給筒９１とを備えている。上記微砕機９
０は電動モータ９２によって駆動され、また、上記燃料
供給筒９１は上記おがくず等を自由落下により上記ガス
化炉４のロストル４０上に滞積させるようになってい
る。

【００２１】そして、上記ガス化炉４では、バーナ４２
に点火して第５ブロワ４７の作動により外気導入管４１
からの空気をロストル４０上のおがくず等に供給するこ
とにより、そのおがくず等が酸化燃焼して高温部が形成
され、周囲のおがくず等に酸化，還元等の反応を行わせ
て可燃ガスが生成されるようになっており、この生成さ
れた可燃ガスが上記第５ブロワ４７で吸引されてガス化
炉４の頂部から可燃ガス導出管４６を通して導出され
る。

【００２２】上記発電手段５は、上記可燃ガス導出管４
６の下流端が接続されて導出された可燃ガスを燃料とす
るエンジン５０と、このエンジン５０に連結された発電
器５１と、上記エンジン５０の排気側に接続されて排ガ
スを導出する排ガス導出管５２とを備えている。上記エ
ンジン５０では図示省略のキャブレータにより上記可燃
ガスと空気とが所定比率で混合され、この混合気により
上記エンジン５０が駆動されるようになっている。そし
て、この駆動力により上記発電器５１での発電が行わ
れ、この発電された電力が蓄電器６に蓄電されるように
なっている。また、上記排ガス導出管５２は熱交換器５
３の内部を通され、この熱交換器５３内で上記排ガスと
の熱交換により例えば水もしくは空気を温熱水もしくは
温熱風にして熱回収を行うようになっている。

【００２３】上記蓄電器６は、上記の炭化炉１、加熱手
段２、排煙処理手段３、および、ガス化炉４等の、電気
を動力として駆動される各種機器と接続されて、これら
各種機器に駆動用電力を供給するようになっている。具
体的には、上記炭化炉１のモータ１０と、上記加熱手段
２の第１空気調整弁２１，第１ブロワ２３および電動モ
ータ７２と、上記排煙処理手段３の第２ブロワ３３およ
び第３ブロワ３５と、上記ガス化炉４の第２空気調整弁
４１ａ，ポンプ４４ａ，第４ブロワ４５ａ，および，第
５ブロワ４７等に、上記蓄電器６から電力が供給される
ようになっている。

【００２４】次に、上記の炭化装置での炭化処理の手
順、および、この炭化装置により得られる作用，効果に
ついて説明する。

【００２５】まず、炭化炉１による炭化処理に先立っ
て、ガス化炉４での可燃ガスの生成およびこの可燃ガス
を用いた発電手段５での発電が行われる。

【００２６】すなわち、所定サイズ以下の廃木材やおが
くずを対象として、微砕機９０で粉砕した所定の微小片
やおがくず等を燃料としてガス化炉４で可燃ガスの生成
を行う。この際、可燃ガス生成の制御は第２空気調整弁
４１ａの開度調整により行う。そして、上記ガス化炉４
で生成された可燃ガスが可燃ガス導出管４６を通して発
電手段５に送られ、発電手段５でこの可燃ガスを用いて
発電し、発電された電力を蓄電器６に蓄える。なお、上
記ガス化炉４の起動に際しては、電動モータ９２，第２
空気調整弁４１ａ，ポンプ４４ａ，第４ブロワ４５ａお
よび第５ブロワ４７の駆動電力は蓄電器６に前回までに
蓄えられた電力を供給する。

【００２７】次に、上記の所定サイズより大きい廃木材
を対象として、これを粗砕機７０で粉砕して炭化炉１に
供給する。そして、この炭化炉１で炭化処理を行い木炭
を生成する一方、炭化処理に伴い発生した排煙から排煙
処理手段３で木酢液の回収および残りの排煙の無公害化
を行う。これらの炭化処理等に際し、上記粗砕機７０の
電動モータ７２と、ドラム１１を回転駆動するモータ１
０と、加熱手段２の第１空気調整弁２１および第１ブロ
ワ２３と、排煙処理手段３の第２ブロワ３３および第３
ブロワ３５とが上記蓄電器６からの電力を受けてそれぞ
れ駆動される。加えて、上記加熱手段２のバーナ２０
と、上記排煙処理手段３のアフタバーナ３２における補
助バーナ３４とにおいて、上記可燃ガス導出管４６から
分岐した燃料供給管２４，３６を通して供給される上記
可燃ガスが燃焼される。そして、この可燃ガスの燃焼熱
により、上記炭化炉１内が所定の炭化温度まで加熱され
るとともに、アフタバーナ３２内が排煙の完全燃焼のた
めの所定の燃焼温度まで昇温される。

【００２８】このように、廃木材を炭化処理して木炭と
して再利用，有効利用を図る上で、その炭化処理に要す
る熱エネルギーや動力エネルギーの双方を、おがくず等
の微小片の廃木材を用いてガス化炉４で生成した可燃ガ
スに基き得ることができ、新たな資源を消費することな
く上記の熱エネルギーや動力エネルギーの省資源化を図
ることができる。すなわち、上記可燃ガスを直接利用し
て炭化処理等で要する熱エネルギーを得ることができる
とともに、上記可燃ガスを発電用エネルギーとして用い
て自家発電した電力を利用して上記炭化処理での動力エ
ネルギーを得ることができる。つまり、上記ガス化炉４
においておがくず等の廃物を用いて生成した可燃ガスを
直接，間接に利用して、炭化処理に要するエネルギーの
全てを得ることができ、新たな資源の消費を可及的に抑
制することができる。

【００２９】加えて、電力供給などを外部から受ける必
要がないため、電力供給のないもしくは困難な山奥等の
場所に炭化装置の設置が可能となり、このような場所で
の木炭生成を可能とすることができる。

【００３０】また、本炭化装置では、熱交換器３８にお
いてアフタバーナ３２の排ガスの熱回収を図り、また、
熱交換器５３においてエンジン５０の排ガスの熱回収を
図り、廃エネルギーの再利用を行っているため、上記の
省資源化をより高度に達成することができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その他種々の変形例を包含するものであ
る。すなわち、上記実施例では、木炭生成のための炭材
として廃木材を用いているが、これに限らず、当初から
木炭生成用の材を炭材として用いてもよい。

【００３２】また、上記実施例では、ドラム１１をわず
かに下り勾配に配置しているが、これに限らず、完全に
水平状態にもしくは略水平状態に配置してもよく、ま
た、ドラム１１自体を排出口の側を中心として起伏可能
に支持して水平状態と排出口側への下り勾配状態とに変
換可能にしてもよい。そして、炭化炉１での炭化処理を
連続式で行う場合のみならず、１回ごとのバッチ式で行
うようにしてもよい。

【００３３】さらに、上記実施例では、加熱手段２とし
て可燃ガスの燃焼熱で加熱するバーナ２０を用いている
が、これに限らず、例えば蓄電器６から電力の供給を受
けて炭化炉１を加熱する電熱手段を用いてもよい。補助
バーナ３４についても同様であり、これらの場合、燃料
供給管２４，３６を省略することができ、ガス化炉４で
生成される可燃ガスの全てを発電手段５を介して電力に
変換することができ、この電力の有効利用が可能とな
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明における炭化装置によれば、おがくず等の木質系材料
の微小片を燃料としてガス化炉で生成された可燃ガスを
加熱手段に燃料として供給するようにしているため、上
記のおがくず等を原料とする可燃ガスを直接的に利用し
て炭化炉内での炭化処理のための加熱を行うことがで
き、廃木材等の炭材を木炭として有効利用するにあた
り、その炭化処理の熱エネルギーの省資源化を図ること
ができる。

【００３５】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明による効果に加えて、ガス化炉で生成さ
れた可燃ガスの一部を燃料として発電手段で発電を行
い、この発電された電力が炭化炉の各部の動力エネルギ
ーとして供給されるようにしているため、上記のおがく
ず等を原料とする可燃ガスを間接的に利用して炭化炉内
での炭化処理に要する動力エネルギーとすることがで
き、廃木材等の炭材を木炭として有効利用するにあた
り、その炭化処理の熱エネルギーおよび動力エネルギー
の双方の省資源化を図ることができる。

【００３６】さらに、請求項３記載の発明によれば、お
がくず等の木質系材料の微小片を燃料としてガス化炉で
生成した可燃ガスを用いて発電手段で発電が行われ、こ
の発電された電力が炭化炉での炭化処理用エネルギーと
して供給されるようにしているため、上記のおがくず等
を原料とする可燃ガスを有効利用した発電電力により炭
化炉内での炭化処理を行うことができ、廃木材等の炭材
を木炭として有効利用するにあたり、その炭化処理のエ
ネルギーの省資源化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１ 炭化炉 ２ 加熱手段 ４ ガス化炉 ５ 発電手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭材を炭化処理して木炭を生成する炭化
   炉と、 この炭化炉内を加熱する加熱手段と、 木質系材料の微小片を燃料として可燃ガスを生成するガ
   ス化炉とを備えており、 このガス化炉と上記加熱手段とは、上記ガス化炉で生成
   された可燃ガスが上記加熱手段の燃料として供給される
   よう互いに連続されていることを特徴とする炭化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ガス化炉で発生した可燃ガスの一部を燃料として発電す
   る発電手段を備えており、 この発電手段と炭化炉とは、上記発電手段により発電さ
   れた電力が上記炭化炉での炭化処理用動力エネルギーと
   して供給されるよう互いに接続されている炭化装置。
3. 【請求項３】 炭材を炭化処理して木炭を生成する炭化
   炉と、 木質系材料の微小片を燃料として可燃ガスを生成するガ
   ス化炉と、 このガス化炉で生成された可燃ガスを燃料として発電す
   る発電手段とを備えており、 この発電手段と炭化炉とは、上記発電手段で発電された
   電力が上記炭化炉での炭化処理用エネルギーとして供給
   されるよう互いに接続されていることを特徴とする炭化
   装置。